软土蠕变-固结特性及计算模型研究

根据国内外研究动态和实际工程的迫切需求，对软土蠕变—固结特性、计算模型、模型的数值求解方法和工程应用等进行了系统的研究，探讨了土工应力—应变模型、流变模型和固结模型的耦合机理，建立了实用的非线性弹粘性固结模型。研究表明，软土在任一时刻的变形都可以分解为瞬时变形和蠕变变形，其中，瞬时变形也呈现比较明显的非线性特征；土体变形的时效性由固结特性和粘滞特性共同决定，应力水平低时以固结变形为主，反之，土体的变形主要来源于剪切蠕变；土体的蠕变变形与孔隙水压力的消散有关，在同样的条件下，土体渗透性越差，蠕变变形越大；对于有厚度的土层，土体的次固结是在主固结过程中同时发生：土的蠕变对应力和应变的影响程度取决于土体的排水条件，当地基排水不良时，应力水平将随时间增高，变形计算中若不考虑蠕变特性将可能忽略地基潜在的失稳趋势。所以，考虑蠕变特性不仅是对计算结果的修正，而且是对工程安全性的重新评价。通过对有代表性的实例的计算和分析，验证了计算模型的合理性和结论的正确性。     

深圳海积软土的三轴不排水蠕变特性与经验型模型

软土变形的时效性会使修建在软土地基上的建筑物产生不容忽视的工后沉降,因此揭示软土蠕变的规律,对软基工程具有重要意义。通过对深圳湾海积软土进行不同固结压力下的三轴固结不排水蠕变试验,以论证海积软土的蠕变特性,建立可描述软土蠕变特性的本构模型。结果表明,深圳具有非线性蠕变特性,应力水平越高,非线性特征越显著,剪切蠕变特征越复杂,其蠕变性状受固结压力,剪应力水平显著。在工程中应尽可能加大固结压力,加速土体的固结排水作用,可减小因蠕变影响对建筑物带来的危害。研究还表明,Singh-Mitchell经验型模型具有参数少,适用性强的特点,可较好地反映和预测深圳海积软土的蠕变特性。     

公路软基蠕变—固结耦合有限元分析

软土的蠕变特性常常导致路堤出现沉降过大、甚至失稳等现象。本文采用同时考虑蠕变和固结效应的修正的广义Kelvin蠕变—固结模型,对公路软基的时效性变形进行了有限元分析。在某软基上路堤填筑工程的变形分析中,该方法的计算结果和监测数据基本吻合,由此验证了该模型的有效性。本文针对该工程进行了一系列的参数分析,讨论了软土的蠕变效应、塑料排水板布置方式和堆载速率等因素对该路堤变形发展和路堤稳定性的影响。     

软粘土地基粘弹塑性比奥固结的数值分析

软粘土的重要特性之一是其时效性 ,取决于土体的粘滞作用和固结作用。在充分考虑两者综合作用的基础上建立描述堆载预压软土地基变形和孔压消散的粘弹塑性Biot固结有限元模型 ,通过实例计算 ,分析了蠕变和固结的耦合效应及对地基变形的影响     

不同应力水平下湖相软土流变特性研究

为探明湖相软土在不同应力水平下的流变特性,以洞庭湖区软土为研究对象,进行室内一维固结流变试验,建立了在侧限条件下的流变本构模型,并根据拟合的流变本构模型推导了一维固结情况下的解析解。结果表明:洞庭湖软土具有明显的非线性蠕变特征,当应力水平低于某应力阈值时,软土的流变特性服从Schiffman模型规律,软土固结速度较慢;当应力水平高于某应力阈值时,软土的流变特性服从西原模型规律,软土固结速度较快,并且固结速度随着应力阈值的增加而加快。因此,对湖相软土地区的工程建设,应根据软土的工程性质与所施加的荷载水平而采用不同的沉降计算方法与工程处理措施。     

基于扰动状态概念的结构性软土蠕变模型

结构性和蠕变性对软土工程性质具有双重影响,有必要建立一种模型能够准确描述扰动带来结构性逐步破损的过程并同时反映软土蠕变特性对地基变形的影响。引入扰动状态概念,选取三元件广义Kelvin模型描述相对完整状态,3DEVP模型描述完全调整状态,扰动函数采用经验表达式,建立了一个基于扰动状态概念的结构性软土蠕变模型。从宏观试验结果和微观结构变化分析,说明扰动模型可以很好地描述在应力作用下软土结构性在蠕变过程中逐渐衰减的过程。模型中的参数都可通过等向压缩蠕变试验与三轴蠕变试验获取。通过黄石地区的结构性软土的三轴固结不排水蠕变试验数据对模型进行检验,结果表明该模型能较好描述结构性软土的蠕变特性。     

高铁铁路路基建设施工阶段沉降分析

我国东南沿海地区多为饱和软土地层,共建(构)筑物地基沉降主要由主固结沉降及次固结沉降组成。为充分反映饱和软土这一特性,需在数值分析中采用考虑土体蠕变-固结耦合效应的本构模型。通过工程实例,将上体蠕变-固结耦合效应应用于高速铁路路基沉降分析,结果表明:考虑土体蠕变-固结耦合效应可以较好的反映沉降的变化及工后沉降的发展趋势。     

构皮滩软岩流变模型原位载荷蠕变试验研究

针对构皮滩水电站破碎页岩进行2点原位刚性承压板载荷蠕变试验,采用1级循环加载方式,试验压力为工程应力水平,试验历时1686,2299 h。试验揭示了该软岩如下蠕变特性:在工程应力下,岩体经历起始阶段减速蠕变和682,910 h较长时间的等速蠕变后,蠕变速率趋于零,总体呈衰减蠕变,并不发生塑性流动;卸荷后,经历瞬时回弹、弹性后效,存在较大的残余变形,残余变形大于总变形的50%。提出一种加载呈弹性、卸载不回弹的单向弹簧元件[HI]描述残余变形,将其与广义Kelvin模型串联组成变异广义Kelvin模型,该模型结构简单,可综合描述软岩加载呈衰减蠕变、卸载存在较大残余变形的蠕变特性。视岩体体积变形为弹性、畸变遵循变异广义Kelvin模型,基于相应性原理推导了岩体表面蠕变方程,以岩体蠕变方程拟合试验蠕变曲线,得到了模型参数。     

一个能够模拟软土时效特性的简单弹黏塑性模型(英文)

基于Perzyna超应力理论与修正剑桥模型,建立了一个能够模拟软土时效特性的简单的弹黏塑性本构模型,提出了参数的实验室确定方法。以室内试验为基础,模拟了不同试验条件下软土的时效特性:应变速率对先期固结压力和不排水抗剪强度的影响;一维固结与次固结特征及竖向应力对次固结系数的影响;不同应力水平下的不排水蠕变特征;不同应变水平下的应力松弛特征。通过实验数据与数值模拟的比较,对模型进行了验证,发现上述本构模型能够较好地描述不同加载路径下的正常固结与微超固结土的时效特征。同时,通过对同一试样的多阶段加卸载三轴实验、现场压力仪实验及实验室压力仪实验的模拟,发现此模型可以较好地拟合实验过程中复杂应力路径下软土的时效特征。     

流变性软黏土的弹黏塑性边界面本构模型

基于准前期固结压力的概念并引入边界面理论,在吸取国际上具有代表性的流变本构模型优点的基础上,建立一个新的边界面弹黏塑性本构模型.该模型以引入形状参数的修正剑桥模型为边界面,采用滞后变形的概念,将滞后变形分为体积蠕变和剪切蠕变2部分.体积蠕变采用在工程界广泛应用的Taylor公式来计算,剪切蠕变可通过合适的方法由体积蠕变反算得到.该模型不仅可以描述正常固结土的流变,还可以描述超固结土的流变,且模型参数物理意义明确,数量较少,仅比一般边界面模型多一个次固结系数.通过多组试验结果的模拟,表明所提出的本构模型具有较好的预测能力和较为广泛的适用性.     

论中国区域性土的分布和岩土性质的形成

广阔的中国大地上分布着各种具有地区特点的“区域性土”:北部的黄土、南部的红土、中部的老粘土以及东南近海的海洋软土(包括沿海的软土)。它们和一般粘性土的工程特性不同,故而人们有时称之为“特殊土”。笔者曾分别对它们的工程特性和基本性质进行过研究。本文对这些“区域性土”的物理力学、物理化学和微观分析的测试成果作了系统归纳,并对这些“区域性土”的分布规律和工程特性的形成进行了综合研究。研究表明我国“区域性土”地理分布和独特的工程特性的形成,完全取决于我国的气候条件和地理地质环境。     

浅谈岩土粒度成分对土质分类的影响

介绍了土质分类的现状，分析了粗粒土粒度成分的影响，探讨了粘性土的塑性指标与粒度成分及其相互关系，指出工程设计中不能过分信赖分类的作用，正确的分类有赖于正确的鉴别，以达到促进土质分类研究的目的。     

土钉和复合土钉支护若干问题

调查表明学术界和工程界对土钉和复合土钉支护定义、支护机理认识差别很大。本文就土钉支护定义、计算模型、地下水处理、土钉支护适用范围、环境效应、设计中应注意的几个问题、以及复合土钉支护等问题介绍了笔者的看法,希望通过讨论,逐步统一认识,提高土钉和复合土钉支护的工程应用水平。     

土钉支护技术及应用

详细介绍了土钉支护的类型、特点、加固处理、设计方法及土钉墙在国内的应用成果，指出土钉支护是一种用于土体开挖稳定的新型支护结构，具有造价低、施工快、适用范围广等许多优点。     

水泥土桩复合地基的发展现状与应用研究

本文介绍了水泥土桩复合地基的相关研究进展,其中包括材料性能对水泥土桩复合地基的影响、水泥土桩复合地基承载和变形的试验研究、水泥土桩计算模型及受力分析、变形分析。旨在为今后水泥土桩工作机制及破坏形式的深入研究提供理论基础。     

注浆管式锚钉墙技术在广州地区的应用

结合工程实例介绍了注浆管式锚钉墙技术，以及该技术在广州地区的成功应用，说明注浆管式锚钉墙技术在局部软土地质条件下具有良好的使用效果。     

复杂介质对地震波传播的影响

本文基于两相介质动力学方程组,利用显式集中质量有限元结合透射人工边界,研究了水平自由场地单相土、欠饱和土和饱和土及不同模量的土层排列结构对地震波传播的影响。结果表明介质的性质对P 波传播有明显的影响;而土层结构对SV 波传播有明显影响。同时,本文还研究了横向不均匀场地地震反应,结果进一步表明,仅用一维模型研究横向不均匀场地会引起较大误差。     

水泥、石灰加固淤泥土无侧限抗压强度试验研究

本文阐述了如何对工程中所遇到淤泥质软弱地基土采用水泥、石灰进行加固和进行一系列的物理性能、强度试验,并就水泥、石灰用量和养护龄期对加固土无侧限抗压强度的影响进行分析,提出了强度预测公式,以资借鉴.     

高含水量粘土固化剂的研究

采用水泥、单一外加剂和复合外加剂对高含水粘土进行固化试验，并运用Ｘ射线衍射和扫描电子显微照相等对加固土进行了分析。研究结果表明，当土壤含水量较高（４８％左右）时，在水泥中掺１４％的石膏及３％的硫酸钠，能大幅度提高固化土的强度；在硫酸盐外加剂的作用下，粘土中的活性氧化铝与Ｃａ（ＯＨ）２反应生成针状的钙矾石晶体，从而使土团与水化产物相互联接，大大提高稳定土的强度和水稳性；较多的钙矾石晶体的形成是硫酸盐外加剂能大幅度提高固化土强度的主要原因。